工業應用PLC可編程控制器的原理和應用

詹光亮

PLC可編程控制器本身所帶有的功能性較強、可靠性較高，且具有編程簡單、使用便捷等特點。在工業生產中可依據相關流程和要求，對工業生產中可對生產順序以及模擬量開展自動化控制，因而在現今的工業生產中得到廣泛應用，且成效顯著。如將可編程控制器聯合通訊接口以及計算機聯網，就可組成一種新的高壓煤漿泵控制系統，可利用該系統對高壓煤漿泵進行管理與控制。本文主要分析了工業應用中PLC可編程控制器原理的實際作用，以期今后PLC可編程控制器獲得更好應用。

【關鍵詞】工業應用 PLC可編程控制器 原理

科學技術的發展迅速化，促使PLC可編程控制器也得到了廣泛應用。這種控制器屬于新型的數字運算操作電子系統，是針對工業環境應用設計的。PLC利用的是一種可編程儲存器，主要是存儲內部程序，并執行邏輯運算、定時、順序控制以及計數方面的操作和口令。該種控制器還可利用數字或模擬輸入輸出的方式控制機械以及其他生產過程，在工業應用中也起到了顯著的效果。

1 PLC可編程控制器組成分析

1.1 軟件系統

PLC的軟件程序主要有系統程序與用戶程序兩部分，其系統程序是PLC得以有效運行的基礎條件，并在其中運用匯編語言將其編寫而成。當PLC出廠時，就已經在ROM系統程序的儲存器中固定，在運行的時候不需要用戶再做干預。PLC編程程序主要是以編程元件繼電器替代原有的實際元件繼電器，利用軟件編程邏輯代替傳統的硬件布線邏輯，通過這種形式，使得控制器具有的控制功能得以實現。PLC的編程語言主要是針對被控對象進行的，也可以直接面對操作者，對于那些對繼電接觸器控制電路的技術人員來說，這種編程語言是較容易掌握的。

1.2 硬件系統

PLC的核心在于中央處理器，即CPU，是PLC得以控制以及運算的核心。中央處理器包括運算器以及控制器，其功能是處理以及控制相關信息，并對控制器的整個運行進行協調。運算器以及控制器本身所具有的性能，對于PLC技術的性能將會產生直接影響。若二者的性能指標越高，則CPU的位數越長，中央處理器的運算速度也就得到了顯著提升。PLC控制器的內存即存儲器，其功能是對可控制器中的各項系統以及用戶程序、邏輯變量、工作數據等進行存儲。對系統軟件進行存儲的存儲器即系統程序存儲器，而系統程序本身也就實現了對可編程序控制器中各種功能的有效控制。另外，其可由控制器生產廠家開展相應的編寫。PLC與現場Ⅰ/O裝置或其他外部設備之間進行有效連接主要依靠的是接口模塊的輸入輸出模塊。PLC可利用接口中的輸入模塊將工業生產中產生的各種控制信號直接填入到主機中，并經過用戶程序的運算以及操作，使得結果得以在輸出模塊中形成。輸出模塊則是將中央處理器發出的弱電控制信號轉變為工業現場發出的強電信號，進而使得電磁閥被推動，并促使接觸器、電機等得到有效運行。

2 PLC可編程控制器的工作原理

從本質上來說，PLC也屬于計算機控制系統的一種。但其中具備的工業過程連接口相較于普通的計算機來說，性能更強，且編程語言也和工業控制的相關需求更加符合。PLC運用循環工作以及順序掃描的相關方式，在系統軟件所做的控制動作下，在規定時間中可重復開展工作，且每次掃描時，都會經過輸入信號、輸出刷新以及程序執行等幾個步驟。在輸入采樣時，PLC內部的CPU會對輸入端開展相應掃描，并對現場開關的溫度、狀態以及速度、壓力等信號產生的數據輸入到狀態寄存器中。其次，執行程序時，CPU會根據用戶程序下達的順序對指令執行，需要執行的條件可從輸入狀態寄存器以及系統中的編程元件中直接被CPU可讀，且依據程序編排對輸入得到的數據開展邏輯運算以及算術運算，并將運算得到的結果輸出。再次，刷新輸出。當程序接到指令后，CPU會將輸出狀態寄存器中存在的運算結果輸出到鎖存器中，并利用相應的輸出方式進行輸出，從而使得外部各種執行機構得以有效工作。當上面階段全部完成后，再利用PLC系統自動控制的過程，就形成一個掃描周期，PLC可控制器系統運行就是一個不斷重復的過程。并事先對掃描周期進行估算，對型號不同的PLC，則需要查看使用說明書，找到其中自檢過程，并明確輸入采樣以及輸出刷新所花費的時間。在正常情況下，輸入采樣與輸出刷新之間所需要的時間為1m/s、2m/s，因此可控制器所需要的掃描時間取決于用戶程序的長短，且與控制對象工藝所具有的復雜性以及CPU運算速度也有一定關系。

3 PLC可編程控制器在工業中的應用

就控制器的結構以及功能來說，PLC屬于全新且通用的電器控制器，是將計算機作為系統內核的控制器。這種設置與普通的計算機設置相同，且PLC可編程控制器需要根據程序對存儲器中的各種數據進行有效處理。在進行工業控制中，這種數據都是通過輸入口將數據輸入的，一部分是來源于數字量，另一部分是源于模擬量，都是在系統內部的傳感器以及主令電器中存在。之后再利用輸出口將主機之外的其他設備進行輸送，進而對其外部設備進行控制。輸出流量也可成為工業控制中的模擬量以及數字量。PLC可編程控制器是利用相關應用程序對工業現場中出現的各種事件進行處理以及控制，因而要想機器可以完成相關任務，需要讓控制器依據程序完成指令任務。

4 結語

現現代工業技術得到快速發展，PLC可編程控制器在工業控制中也得到了廣泛運用。利用該項技術可對工業生產中的海量數據以及過程進行科學監控，控制性能較強，且具有較高的經濟性、人界交互界面健全等優點，在現代工業中起到很大的作用。

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作者單位

成都理工大學 四川省成都市 611059